Величину масштабов можно определить по формуле

М₁ = l₁/h₁ ; М₂ = l₂/h₂, (4.83)

где l₁ - значение ординаты 1/(Y – Y^*)на графике, кг/м³; h₁ - значение той же ординаты, мм; l₂ - значение абсциссы Y на графике, кг/м³; h₂ - значение этой же абсциссы, мм.

Рис. 4.13. Зависимость 1/(Y – Y^*) = f(Y).

Для определения Y^* (или X^*), необходимых для построения описанного выше графика, нужно построить рабочую линию про­цесса адсорбции и изотерму адсорбции (рис. 4.14).

Изотерму адсорбции строят на основании экспериментальных или справочных данных.

Если изотерма адсорбции неизвестна, ее можно построить но изотерме адсорбции стандартного вещества. В качестве стандартного вещества обычно выступает бензол.

Рис. 4.14. Графическое изображение изотермы адсорбции и рабочей линии.

Величину адсорбции пересчитывают по формуле

X₂^* = X₁^*(V₁/V₂) = X₁^*(1/_а), (4.84)

где Х₁^* - ордината изотермы стандартного вещества (обычно бензола), кг/кг; Х₂^* - ордината определяемой изотермы, кг/кг; V₁, V₂ - мольные объемы стандартного и исследуемого вещества в жидком состоянии, м3/кмоль; _а = V₂/V₁ - коэффициент аффинности.

Мольные объемы веществ можно определить по выражению:

V = M/_ж, (4.85)

где М - мольная масса вещества в жидком состоянии, кг/кмоль; _ж - плотность вещества в жидком состоянии, кг/м³.

Высоту единицы переноса h определяют по формуле:

h = G_г/(S_сл^._y) = V_г^._г/( S_сл^._y), (4.86)

где G_г - массовый расход парогазовой смеси, кг/с; S_сл - сечение слоя адсорбента, м²; _y - объемный коэффициент массоотдачи в газовой смеси, 1/с; _г - плотность парогазовой смеси, кг/м³.

Объемный коэффициент массопередачи K_y определяется по уравнению

1/K_y = (1/_y) + (m/_x), (4.87)

где _x - объемный коэффициент массоотдачи в твердой фазе, 1/с; m = Y_н/X_к^* - коэффициент распределения (средний тангенс угла наклона линии равновесия к оси абсцисс);

Величина m = Y_н/X_к^* обычно мала, поэтому

1/K_y  1/_y. (4.88)

На этом основании в уравнении (4.86) вместо коэффициента массопередачи приведен коэффициент массоотдачи _y.

Коэффициент массоотдачи определяют из выражения критерия Нуссельта (Nu'):

Nu = _y^.d_э²/D. (4.89)

Критерий Нуссельта определяют в зависимости от численною значения модифицированного критерия Рейнольдса (Re) и диффузионного критерия Прандтля (Pr^):

Re = w_г d_э _г/(_н _г); (4.90) Pr = _г/(_г D), (4.91)

где w_г – скорость парогазовой смеси, отнесенная к свободному сечению слоя адсорбента, м/с; _г - динамическая вязкость газа, Па^.с; _н - порозность неподвижного слоя адсорбента; d_э - эквивалентный диаметр зерна адсорбента, м; D - коэффициент молекулярной диффузии, м²/с.

Объем слоя адсорбента V_ад определяют по формуле

V_ад = H^.S_сл. (4.92)

Продолжительность  (с) процесса адсорбции определяют в зависимости oт вида изотермы адсорбции.

1) Если изотерма адсорбции выражена линейной зависимостью (точка Y_н находится в первой области изотермы адсорбции), то изотерма адсорбции приближенно отвечает закону Генри:

^1/2 = (X^*.H/w_г^.Y_н)^1/2 – b(X^*/_y^.Y_н)^1/2, (4.93)

где Y_н - начальная концентрация адсорбируемого вещества в парогазовом потоке, кг/м³; X* - равновесное количество адсорбированного веществa, кг/кг (принимается по изотерме адсорбции и умно­жается на насыпную плотность адсорбента); Н - высота слоя адсорбента, м; b - коэффициент, определяется по справочным данным.

2) Если зависимость между концентрацией газа и количеством погло­щенного вещества является криволинейной (вторая область изо­термы адсорбции):

 = (X^*/w_г^.Y_н){H – w_г/_y[(Y₁^*/Y_н) ^.ln([Y_н/Y_к] - 1) + ln(Y_н/Y_к) - 1]}. (4.94)

Здесь Y₁^* - содержание вещества в газовом потоке, равновесное с количеством, равном по­ловине вещества, максимально поглощае­мого адсорбентом при данной температуре, т.е. при X_max^*/2, кг/м³.

3) Если количество вещества, поглощаемого адсорбентом, достигает предела и остается постоянным (третья область изотермы адсорбции):

 = (X^*/w_г^.Y_н){H – w_г/_y[ln(Y_н/Y_к) – 1]}. (4.95)